Oxorona_atmosfernogo_povitria / Vetoshkun_Puloo4ustka

(6.14) значению σ . Таким образом, номограмма является как бы подготовленной к работе.

Для определения степени фракционной очистки необходимо для каждого среднего диаметра фракции найти по линии σ соответствующую ординату степени очистки.

Общую степень очистки для всего состава пыли находят по формуле:

нять метод на очень тонкие пыли ( d50 < 3 мкм) не следует.

Кроме того, метод разрабатывался для полностью смачиваемых пылей, поэтому для несмачиваемых пылей полученное значение dη=50 для ос-

новного и скоростного ЦВП следует увеличить соответственно в 2,2 и 1,9 раза, а при смачивании 25…75% - в 1,5 и 1,4 раза.

Циклоны-газопромыватели типа СИОТ работают при повышенных скоро-

стях газового потока (14...20 м/с). В отличие от циклонов ЦВП скоростные промыватели СИОТ имеют внутри дополнительные завихрители, что позволяет их использовать для очистки больших объемов газов (до 300 тыс. м3/ч) без снижения эффективности.

Газопромыватели типа СИОТ имеют неплохую степень очистки и рассчитаны на улавливание смачиваемой не волокнистой не схватывающейся пыли при начальнойзапыленностидо5 г/м3. В скоростных промывателях СИОТ частицы пыли крупнее 5 мкм улавливаются более чем на 99%.

Основныехарактеристикиаппаратовприведенывтаблице6.6.

Таблица6.6. Технические характеристики газопромывателей СИОТ

121

Циклоны-промыватели СИОТ при прочих равных условиях имеют габаритные размеры в 2,5…3 раза меньше, чем габаритные размеры скруббера, эффективность тех и других аппаратов примерно одинакова.

Расчеты характеристик циклонов с водяной пленкой ЦВП и степени очистки обрабатываемых газов по вероятностному методу проводятся в следующем порядке.

1. По располагаемому перепаду давления выбирают вид исполнения аппарата. Циклон в основном исполнении имеет меньшее сопротивление (линия 1, значения р1 на графике рис. 6.7; ζ = 30, чем циклон с уменьшенным входным сечением (линия 2, значения р2 на графике рис.6.7; ζ = 75). По заданному расходу газовых выбросов находят из графика рис. 6.7 диаметр аппарата

исоответствующую величину потери давления.

2.По графику рис. 6.8 находят величину d50. Значение lg σч принимают равным0,838.

3.По формуле (4.38) определяют параметр осаждения х и из таблицы 4.1 находятполныйкоэффициенточистки.

4.Обосновывают необходимость применения газопромывателя ЦВП или приводят причины отказа. Следует принять во внимание, что содержание дис-

персных частиц в обрабатываемых газовых выбросах не должна превышать 2 г/м3. Приболеевысокихконцентрацияхциклонысводянойпленкойрекомендуетсяиспользоватькаквторуюступеньочисткисустановкойнапервойступенисухогопылеотделителя.

Расчеты параметров центробежного газопромывателя СИОТ выполняют аналогичнопредыдущему.

Рис. 6.7. Зависимость перепада давления от расхода газа в

122

газопромывателе ЦВП:

1 – циклон в основном исполнении; 2 – циклон с уменьшенным входным сечением.

Рис.6.8. Зависимость d50 отдиаметрагазопромывателяЦВП:

1 – циклон в основном исполнении; 2 – циклон с уменьшенным входным сечением.

6.3. Пенные пылеуловители

Пенные пылеуловители представляют собой аппараты, корпус которых разделен решеткой с равномерно расположенными мелкими отверстиями (рис. 6.9). Запыленный поток поступает под решетку, очищенный удаляется из верхней части корпуса. Вода поступает на решетку сверху. В зависимости от конструкции пылеуловителя вода с поверхности решетки отводится через отверстия в решетке и частично через слив, либо только

через отверстия. Диаметр отверстий в решетке 3…8 мм. Живое сечение

0,15…0,25 м2/м2.

Пенные аппараты относятся к низконапорным пылеуловителям, это одно из больших преимуществ данных аппаратов перед другими конструкциями. По способу отвода жидкости с решетки их подразделяют на два основных типа: с переливными решетками и с провальными решетками. Аппараты с переливными решетками не нашли широкого распростране-

123

ния, так как наблюдается зарастание решетки в ходе процесса пылеулавливания. Большее распространение получили аппараты второго типа.

Рис. 6.9. Схемы пенных пылеуловителей:

а - пенный пылеуловитель с провальной тарелкой: 1 - корпус; 2 - оросительное устройство; 3 - тарелка; б - пенный пылеуловитель с переливной тарелкой: 1 - корпус; 2 -тарелка; 3 - приемная коробка;

4 - порог; 5 - сливная коробка.

Для очистки газов чаще всего используются провальные щелевые и дырчатые тарелки. Диаметр отверстий дырчатых тарелок принимают в пределах 3...8 мм, а относительное свободное сечение (отношение площади отверстий к площадитарелки) fсв = 0,15...0,25 .

Отверстия разбиты по равностороннему треугольнику. Шаг между отверстиями δ определяют из соотношения:

где d0 - диаметротверстия, м.

Щелевые тарелки могут выполняться решетчатыми, трубчатыми или колосниковыми. Трубчатые и колосниковые конструкции изготавливают сварными из трубок, прутков или пластин. Ширину щели в тарелке b принимают 4...5 мм, свободноесечение fсв - (0,2...0,25).

Оптимальная толщина дырчатых и щелевых тарелок 4...6 мм. Удельное орошение для очистки газов от пыли принимают в пределах 0,4...0,6 литров на 1 м3 газов.

124

Для создания устойчивого пенного слоя на решетке необходимо поддерживать скорость газа в свободном сечении аппарата в пределах 0,8…2,2 м/с, при этом минимальная скорость газов, необходимая для создания устойчивогопенногорежиманатарелке, составляетпорядка1 м/с.

В новейших пенных аппаратах с провальными решетками применяют так называемые стабилизаторы пенного слоя, что позволяет повысить скорость газа до 4 м/с.

На рис. 6.10 приведен общий вид пенного аппарата со стабилизатором слоя (ПАСС). В качестве стабилизатора рекомендуется использовать сотовую решетку высотой hст = 60 мм с ячейками размером от 35×35 до 45×45

мм.

Рис. 6.10. Пенный аппарат ПАСС со стабилизатором слоя пены:

1 – корпус; 2 – провальная тарелка; 3 – стабилизатор пены; 4 – ороситель; 5 – брызгоуловитель.

На рис. 6.11 приведены зависимости высоты слоя пены от скорости движения газа в свободном сечении аппарата. Из графиков видно, что ста-

125

билизатор позволяет увеличить высоту слоя почти в 2,5 раза во всем диапазоне скоростей.

Решетки промышленных аппаратов ПАСС могут быть дырчатыми с отверстиями величиной d0 = 5...8 мм и живым сечением от 14 до 22%, а

также трубчатыми с трубами диаметром 20…32 мм и промежутками между ними dт = 3,0...6,5 мм при живом сечении S0 =13,0...18,2 %. Аппараты с

трубчатыми решетками обозначаются ПАСС-Т, а с дырчатыми - ПАСС-Д. Разработан нормализованный ряд аппаратов ПАСС с корпусами круглого сечения на расход газа V = 2,5…64 тыс. м3/ч (табл. 6.7).

Рис. 6.11. Зависимость высоты слоя пены отскорости газав аппарате без стабилизатора (1) и со стабилизатором(2).

Расчет гидравлического сопротивления пенных аппаратов со стабилизатором слоя может быть проведен по зависимости:

где Pp , Pп, Pσ , Pa - потери напора соответственно сухой решетки, слоя

пены, за счет сил поверхностного натяжения, корпуса аппарата. Величина Pp (в Па) может быть найдена по формуле:

где υг0 - скорость газа в отверстиях решетки, м/с.

126

Таблица 6.6

рость газа в отверстиях решетки, м/с.

В уравнении (6.18) высота слоя пены (мм) может быть найдена по зависимости:

мм; S0 - относительная площадь свободного сечения решетки, м2/м2.

Потерю напора (в Па) под действием сил поверхностного натяжения рассчитывают по формуле:

где ξa = 25...28 - коэффициент гидравлического сопротивления корпуса аппарата.

127

Степень фракционной очистки (в %) может быть рассчитана по зависимости:

где dт - средний эквивалентный размер частиц фракции, мкм; Hп - высота слоя пены, мм; υг - скорость газа в сечении аппарата, м/с.

Общую степень очистки следует определять по уравнению (3.7) или

(3.10)..

Пример 6.2. Рассчитать пенный аппарат для очистки технологических газов, удаляемых после сушилки с кипящим слоем и содержащих фосфоритовую пыль. Общий расход газа 20 000 м3/ч, температура газа 75°С, температура орошающей воды 25°С, начальная концентрация пыли 2 г/м3, дисперсный состав пыли dч:

Принимаем за базовую конструкцию аппарат типа ПАСС, а скорость газа в сечении аппарата из условий устойчивости слоя пены υг0 = 3 м/с.

Площадь сечения корпуса аппарата

S =V (3600υг0 ) = 20000 (3600 3) =1,85 м2.

Диаметр корпуса аппарата

D0 = (4S π)0,5 = (4 1,85 3,14)0,5 =1,54 м.

Примем действительный диаметр корпуса равным 1500 мм, тогда действительная скорость газа в сечении аппарата

υг =υг0 D02 D2 = 3 1,542 1,52 = 3,15 м/с.

Расход жидкости принимаем с учетом оптимальной работы аппарата при плотности орошения L0 =1м3/(м2 ч):

Lж = L0 Sд =1 1,77 =1,77 м3/ч,

где Sд = 0,785 Dд2 =1,77 м2.

Живое сечение дырчатой решетки S p вычисляем при высоте слоя пе-

ны 100 мм, диаметре отверстий 5 мм и плотности жидкости 1000 кг/м3.

S p =1,37υг0,458 L00,152 (Hп0,61d00,085 ρж0,61 ) =

=1,37 3,150,48 10,152 (0,10,61 0,0050,085 10000,61 ) = 0,21.

Проверяем действительную высоту слоя пены по уравнению (6.20):

Hп = 4,8υг0,79 m0,2 (d00,14 S01,9 ) =

= 4,8 3,150,79 0,050,2 [5.10−3 )0,14 0,211,9 ] =101 мм,

где

m = L0 Vг =1000 20000 = 0,05 л/м3.

Шаг между отверстиями в случае ромбической разбивки

128

Фосфоритовая пыль гидрофобна, поэтому степень фракционной очистки определяем по формуле для плохо смачиваемых пылей:

ηф =100[1−87,1(1,37 −dт0,1 )(Hп0,9υг0,25 )] .

В результате вычислений получаем следующие фракционные степени очистки при Hп =101 мм и dср = (dт1 + dт2 )2 :

Общая степень очистки:

η = (79,34 24 +89,32 26 +93,96 17 +97,46 6 +100 13 + +100 14)100 = 90,6 %.

Остаточная концентрация пыли в газе на выходе из аппарата

cвых = cг (100 −η) 100 = 2(100 −90,6 100) = 0,188 г/м3.

Судя по полученному результату, степень очистки технологических газов в пенном аппарате не слишком высока и практически одинакова со степенью их очистки в высокоэффективном циклоне. Ввиду общего недостатка всех мокрых способов очистки - образования загрязненных стоков, применение циклонавданномслучаеболеецелесообразно.

6.4.Ударно-инерционные пылеуловители

Впромышленности широко распространены ударно-инерционные пылеуловители (называемых в литературе также газопромывателями ударного действия, импакторными и брызгальными скрубберами, скрубберами с самораспылениемилиссамогенерациейкапель, ротоклонамитипаN).

129

Вскрубберах ударно-инерционного действия смесь обрабатываемых газопылевых выбросов с промывочной жидкостью создается в результате удара газового потока о поверхность жидкости, при этом газовый поток резко меняет направление движения, а частицы пыли по инерции отбрасываются на поверхность жидкости и захватываются ею. Образующиеся при ударе капли имеют размеры до 400 мкм. Вся энергия, необходимая для создания смеси, подводитсягазовымпотоком.

Наиболее простой по конструкции импакторный пылеуловитель ударно-инерционного типа показан на рис 6.12, а. Он представляет собой вертикальную колонну, в нижней части которой находится слой жидкости Запыленные газы со скоростью 20 м/с направляются сверху вниз на поверхность жидкости. При резком изменении направления движения газового потока (на 180°) взвешенные в газе частицы осаждаются на поверхности воды, а очищенные газы направляются в выходной газопровод. Аппараты этого типа удовлетворительно работают только при улавливании частиц размером более 20 мкм. Шлам из пылеуловителя удаляется периодически или непрерывно через гидрозатвор. Для удаления уплотненного осадка со дна применяют смывные сопла.

Среди мокрых пылеуловителей ударного действия можно выделить еще два наиболее распространенных в промышленности аппарата: стати-

ческий пылеуловитель типа ПВМ (рис 6.14, б), и скруббер Дойля, показан-

ный на рис 6.12, в.

Впромывателе типа ПВМ (пылеуловители вентиляторные мокрые) загрязненные газы подаются непосредственно в корпус аппарата, а приобретают необходимую скорость для образования смеси уже в щелевом канале. Схема движения газового потока в камере этого аппарата приведена на рис. 6.12, б. Осаждение пыли в ударно-инерционных скрубберах происходит в 2 стадии. Крупные фракции пыли из-за инерции не мо2ут повернуть после удара вместе с потоком газа. Мелкие фракции, увлекаемые газом, улавливаются каплями жидкости и вследствие образования газожидкостной смеси отделяются от потока после прохождения имнеллерной щели или на сепараторе

уноса. Аппараты ПВМ рассчитаны на следующие производительности по очищаемому воздуху: 3000, 5000, 10000, 20000 и 40 000 м3/ч.

Вскруббер Дойля газ на очистку поступает через трубы, в нижней части которых установлены конусы, увеличивающие скорость газовых потоков (до 35…55 м/с). С этой скоростью газовый поток ударяется о поверхность жидкости, создавая завесу из капель. Уровень жидкости в скруббере на 2…3 мм ниже кромки газоподводящей трубы. Гидравлическое сопротивление составляет 1,5 кПа.

130